Физкультурно-оздоровительный комплекс в Новгородской области

планируется построить с применением технологий информационного моделирования на базе Платформы nanoCAD

Объект спорта — для пилотного проекта

Для практической отработки процесса создания и согласования информационной модели был выбран пилотный проект — физкультурно-оздоровительный комплекс (ФОК) в поселке Любытино (Новгородская область). На его основе предстояло отработать принципы взаимодействия экспертов всех организаций и отделов, задействованных в проектировании объекта.

По замыслу региональной власти, полученный опыт должен стать основой при разработке рекомендаций для технического задания в государственных контрактах на проектирование объектов капитального строительства (ОКС) с использованием технологий информационного моделирования (ТИМ).

Ранее в городе Тольятти Самарской области (см. заглавную иллюстрацию к статье) уже был реализован аналогичный проект — здание физкультурно-спортивного комплекса «Союз», построенное на основе 2D-чертежей. Его и приняли как источник данных для цифрового проектирования ФОК (Любытино).

По результатам детального анализа проекта ФСК «Союз» (Тольятти) удалось избежать ошибок в проекте ФОК (Любытино).

Роль разработчиков ПО и НовГУ в проекте ФОК (Любытино)

В проекте участвовали специалисты «Фабрики пилотирования проектов Национальной технологической инициативы (НТИ) и Цифровой экономики» Новгородского государственного университета имени Ярослава Мудрого (НовГУ) — крупнейшего вуза Новгородской области. На базе фабрики осуществляется пилотирование различных инновационных проектов: технологических разработок и решений. В 2020-м «Фабрика пилотирования» вошла в топ-1000 проектов форума АСИ «Сильные идеи для нового времени».

Специалистам НовГУ предстояло выбрать программные продукты для создания информационной модели ФОК на основании следующих принципов:

• все данные, внесенные в информационную модель, должны быть открыты для работы смежных отделов;
• все данные объекта представляются в цифровом виде;
• взаимодействие с подразделениями должно осуществляться в режиме онлайн, чтобы отработать приемы совместной работы.

Таким критериям отвечали российские ТИМ-решения на базе Платформы nanoCAD (далее — Платформа) от компании «Нанософт разработка», которая уже более 14 лет создает и совершенствует технологии автоматизированного проектирования и информационного моделирования в связке с продуктом от «СиСофт Девелопмент», партнера компании «Нанософт разработка».

Среди прочих преимуществ продуктов на Платформе nanoCAD специалисты университета отметили соответствие российским стандартам проектирования, совместимость с другими САПР-платформами, возможность расширения функционала Платформы дополнительными модулями и приложениями.

С чего начали и какие ТИМ-инструменты выбрали

В распоряжении инженеров-проектировщиков сначала были только описание проекта и типовая документация. На основе имеющихся материалов составили план работы:

1. Изучение имеющейся 2D-документации ФСК «Союз» (Тольятти).
2. Воспроизведение в 3D элементов архитектуры здания.
3. Воспроизведение в 3D железобетонных и металлических элементов конструкции здания.
4. Воспроизведение в 3D внутренних коммуникаций.
5. Анализ модели и поиск коллизий по проекту.

Для работы над проектом спортивного комплекса выбрали пять ТИМ-инструментов от «Нанософт разработка»:

• nanoCAD BIM Конструкции — для проектирования и моделирования металлических и железобетонных конструкций;
• nanoCAD BIM ВК — для проектирования и моделирования систем водоснабжения и пожаротушения;
• nanoCAD BIM Отопление — для проектирования и моделирования системы отопления;
• nanoCAD BIM Вентиляция — для проектирования и моделирования системы вентиляции;
• nanoCAD BIM ОПС — для проектирования и моделирования системы пожарной автоматики.

В качестве среды общих данных для сбора и анализа информации по проекту решено было использовать CADLib Модель и Архив — программный продукт от «СиСофт Девелопмент» (рис. 1).

Рис. 1. Комплекс российских ТИМ-решений для проектирования ФОК (Любытино)

Этап 1. Изучение имеющейся 2D-документации

Инженеры-проектировщики «Нанософт разработка» приступили к изучению типовой 2D-документации на примере ранее построенного ФСК «Союз» (Тольятти) (рис. 2). Детальная экспертиза проекта заняла две недели. С момента строительства спортивного комплекса в его проект уже был внесен ряд поправок — это позволяло обоснованно надеяться, что проблем при создании трехмерной модели здания не возникнет.

Рис. 2. Проектная документация ФСК «Союз» (Тольятти)

Этап 2. Воспроизведение в 3D элементов архитектуры здания

Уже на этапе воспроизведения элементов архитектуры, которые проектировались с использованием иностранного ПО, у инженеров появились сомнения в безошибочности проекта ФОК (Любытино). Необходимо было свести данные по архитектуре со «скелетом» здания (рис. 3).

Рис. 3. Воспроизведение в 3D элементов архитектуры здания ФОК (Любытино)

Этап 3. Воспроизведение в 3D железобетонных и металлических элементов конструкции здания

Конструкторскую часть проекта помогли выполнить специалисты «Центра Программного Обеспечения» («ЦПО») — официального партнера «Нанософт разработка». Они взяли на себя проектирование железобетонных элементов здания в nanoCAD BIM Конструкции. Инженеры «ЦПО» не просто геометрически проработали конструкторскую часть из сборного и монолитного железобетона, но и наполнили 3D-модель информацией этого будущего проекта ФОК (Любытино).

Металлические конструкции проектировали специалисты другой партнерской компании — «Академия BIM». После выгрузки конструкций (рис. 4) к модели были привязаны архитектурная и инженерная части проекта.

Рис. 4. Проектирование железобетонных и металлических конструкций ФОК (Любытино) в программе nanoCAD BIM Конструкции

Сведя полученную информацию в единое целое, инженеры увидели, что на фасаде есть наклонная стена. А согласно представленному в 2D-документации поэтажному плану, стены должны располагаться строго вертикально, наклон у них не предусмотрен (рис. 5).

Рис. 5. Объединение конструкторской части здания ФОК (Любытино)

Если строить здание по архитектурным чертежам, не нарушая концепцию, то стена в середине строения образует полость без входов и выходов. Это пространство никак не используется. Даже разместив в стене оконный проем, мы осветили бы только эту полость, в спортивный зал свет проходить не будет.

Как строители замаскировали наклонный фасад

Созданием сводной информационной модели ФОК (Любытино) занимался Денис Ожигин, технический директор компании «Нанософт разработка». Прежде всего, он осмотрел ранее возведенный физкультурно-спортивный комплекс «Союз» (Тольятти), на проекте которого базируется новый проект ФОК (Любытино).

Осмотр ФСК «Союз» (Тольятти) привел к выводу, что строители, ориентируясь на проектную документацию комплекса, возвели вертикальную стену, боковые фасады и приступили к главному фасаду. Выяснилось, что фасадная стена располагается под наклоном, а не строго вертикально, и, значит, ее конструкция искажается вместе с боковыми стенами. Геометрия проекта получалась совсем иной.

Чтобы не менять конструкцию главного фасада и всего проекта в целом, на стене решили смонтировать фальшокна — металлические конструкции с остеклением. Никакой функциональной нагрузки они не несут: это чисто декоративный элемент, обеспечивающий эстетическое единство проекта. Так и сделали (рис. 6).

Рис. 6. Конструктивное решение с установкой фальшокон в ФСК «Союз» (Тольятти)

Этап 4. Воспроизведение в 3D инженерных коммуникаций

Когда специалисты «ЦПО» и «Академии BIM» завершили свою часть работы, инженеры-проектировщики «Нанософт разработка» приступили к технологическим разделам проекта. Для этого они использовали четыре инженерных ТИМ-инструмента:

• nanoCAD BIM ВК;
• nanoCAD BIM Отопление;
• nanoCAD BIM Вентиляция;
• nanoCAD BIM ОПС.

В nanoCAD BIM ВК смоделировали системы пожаротушения в соответствии с СП 30.13  330.2020 «Внутренний водопровод и канализация зданий. Свод правил».

В nanoCAD BIM Отопление выполнили систему отопления в соответствии с СП 60.13  330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Свод правил».

Систему вентиляции, основанную на существующей документации, выполнили в новом продукте nanoCAD BIM Вентиляция. Пилотный проект ФОК стал одним из первых объектов, на которых отрабатывался функционал программы.

Систему пожарной автоматики (СПА) спроектировали в nanoCAD BIM ОПС. Именно спроектировали, то есть разработали заново, так как во время работы над проектом вступил в силу новый СП 484.1  311  500.2020, регламентирующий устройство противопожарной защиты, а также изменились аналитические алгоритмы контроля. Инженеры полностью переработали расчеты, подобрали другое оборудование, автоматизировали процесс выгрузки данных из системы безопасности в ППКУП «СИРИУС» (рис. 7).

Рис. 7. Воспроизведение инженерных коммуникаций в 3D

Этап 5. Анализ модели и поиск коллизий по проекту

Сводная информационная модель физкультурно-оздоровительного комплекса (рис. 8) была получена в программе CADLib Модель и Архив — агрегаторе различных типов информации (включая информационные модели ОКС и участков земли), в том числе через открытый формат обмена данными IFC. Для организации совместной работы в среде общих данных CADLib Модель и Архив инженеры «Нанософт разработка» создали методику классификации элементов, что позволило автоматизировать процесс обнаружения коллизий.

Рис. 8. Создание сводной информационной модели ФОК (Любытино) в CADLib Модель и Архив

Одно из важных преимуществ CADLib Модель и Архив состоит в том, что к базе данных можно организовать доступ из любой точки мира, в том числе через интернет-браузер без необходимости установки приложений.

В среде общих данных здание ФОК (Любытино) «посадили» на генплан, провели необходимые аналитические исследования и осуществили поиск коллизий.

Визуализационный анализ позволил оценить модель ФОК (Любытино) на соответствие проектной документации.

Автоматический анализ дал еще более информативные результаты. Предварительно в проект были намеренно заложены ошибки проектирования — чтобы определить степень готовности ГАУ «Госэкспертиза Новгородской области» к проведению экспертизы цифровых информационных моделей. Поиск коллизий позволил обнаружить все неточности (рис. 9). Модель была проверена по самым разным параметрам — и в пределах одной специальности, и в рамках междисциплинарного взаимодействия.

Рис. 9. Примеры коллизий, обнаруженных в процессе автоматического анализа с помощью CADLib Модель и Архив

Выяснилось, что радиаторы системы отопления полностью врезаются в металлоконструкции, их нужно разместить чуть ниже. Под вентиляцию в проекте не проработаны проходы для инженерного оборудования. Требуются работы по перепроектированию инженерной части проекта ФОК (Любытино).

Формирование и анализ информационной модели: выводы

В процессе строительства ФСК «Союз» (Тольятти) и уже после его завершения инженеры-проектировщики внесли ряд поправок в 2D-чертежи проекта. Тем не менее, для корректного функционирования всех систем здания часть технологий осталась без принципиально важных изменений. По факту готовое здание отличается от своего проекта.

Информационная модель демонстрирует, что в 3D все конструкции и системы сооружения можно изучить более детально, получив полную информацию по каждому элементу. При этом, создавая трехмерную модель, мы имитируем реальное строительство, значительно снижая риск совершения дорогостоящих ошибок на стройплощадке, что совсем не редкость при классическом 2D-проектировании, как бы хорошо ни был проработан проект.

Специалисты «Нанософт разработка» и их партнеры отмечают ряд задач, которые помогает решить информационное моделирование:

1. Исполнимость проекта: своевременный и точный ответ, реально ли вообще построить задуманное.
2. Согласованность и качество проекта: решение противоречий и устранение проектных ошибок (на 3D-модели всё очевиднее, чем в 2D), учет различных специальностей.
3. Корректный подсчет спецификации объемов материалов и изделий: учет объемов, количества и стоимости используемых материалов.
4. Согласованность решения: информационная модель «знает» всё о каждом элементе объекта на любом этапе жизненного цикла, помогает анализировать настоящее и предвидеть будущее.
5. Цифровизация как развитие технологий: формирование комплексного жизненного цикла объекта, контроль проекта на этапе строительства, внедрение VR-технологий для автоматизации и наглядности, ведение аналитики и составление прогнозов.

Успешная реализация пилотного проектируемого ФОК (Любытино) помогла отработать систему взаимодействия специалистов различных отделов, участвующих в процессе проектирования. Проведена аттестация сотрудников ГАУ «Госэкспертиза Новгородской области», определен комплекс мер по обучению сотрудников и совершенствованию материально-технической базы профильных ведомств. Сформирован свод норм для экспертизы следующих проектов, выполненных по технологии цифрового проектирования, — основа при подготовке рекомендаций для технических заданий к госконтрактам на проектирование ОКС с использованием ТИМ.

«Благодаря пилотированию проекта мы сформулируем конкретные требования, предъявляемые госэкспертизой, и дополним критерии федерального Минстроя. Стало очевидно, что вариант, где один сотрудник взаимодействует с информационной моделью, не работает. Нужно обучать экспертов всех отделов обращению с информационной моделью», — заявил главный архитектор Новгородской области, заместитель министра строительства, архитектуры и имущественных отношений региона Константин Терентьев, комментируя процесс согласования информационной модели объекта в ГАУ «Госэкспертиза Новгородской области».

По словам Артема Алексеева, начальника управления трансфера технологий и инноваций НовГУ, кейс формирования цифровой модели ФОК (Любытино) планируется включить в первое учебно-методическое пособие по внедрению технологии цифрового информационного моделирования в России. Опыт будет передан и другим регионам.